створюючи В«опір формиВ», обумовлене підвищеним тиском спереду обтічного тіла і зниженим - ззаду), а енергія течії В«непродуктивноВ» витрачається на інтенсивну турбулентність, що виникає в нестійкій зоні відриву. Для занурених у потік тел поєднання поверхневого опору і опору форми дає повну силу опору руху, що залежить, таким чином, від форми тіла і від числа Рейнольдса, а саме, якщо позначити площа поперечного перерізу тіла через A : br/>В В
Для сфери при малих числах Рейнольдса (менш 1) формула Стокса приймає вид C D = 24/Re; при Re ВЈ 10 5 прикордонний шар є ламінарним і C D = 0,5; при Re ВЈ 10 6 прикордонний шар стає турбулентним і C D = 0,2. Для парашута опір має бути максимальним і C D = 1,3, тоді як для високошвидкісного літака коефіцієнт C D може становити лише 0,05. br/>
Вихрові коливання.
У разі подовжених тел, скажімо циліндричних, закономірності опору середовища виявляються приблизно такими ж, як і для сфер, але, крім того, відбуваються поперечні коливання зони відриву течії. Оскільки при цьому зона зниженого тиску виявляється то з одного, то з іншого боку від напрямку руху (вихрова доріжка фон Кармана), на тіло діє не тільки поздовжня сила лобового опору, але і мінлива поперечна сила. Цим пояснюються вібрація перископів високошвидкісних підводних човнів і гудіння проводів при сильному вітрі. Частота такої вібрації теж залежить від числа Рейнольдса; наприклад, для циліндра при Re = 10 5 і ламінарному прикордонному шарі період коливань t визначається рівністю Vt / D = 5; коли ж прикордонний шар стає турбулентним, цей чисельний множник зменшується у двічі. br/>
Плоска поверхня.
Подібну поперечну силу відрив потоку викликає у випадку плоскої поверхні, нахиленої, подібно повітряному змію, щодо напрямку течії, але в цьому випадку бічна сила не змінює періодично свого напрямку. На тонку пластину, що знаходиться в потоці під кутом атаки до нього, також діє помітна сила опору, обумовлена пониженням тиску в зоні відриву, але цю силу можна істотно зменшити (при одночасному збільшенні поперечної сили), якщо надати пластині потовщений профіль, закруглений спереду і злегка викривлений (В«угнутоопукліВ»). Таке тіло, зване аеродинамічною поверхнею або попросту крилом, створює підйомну силу, за рахунок якої літають літаки (теорія крила розроблена російськими вченими Н.Е.Жуковським (1847-1921) і С.А.Чаплигін (1869-1942)), а в вигляді підводного крила використовується на швидкісних річкових і морських суднах. Мистецтво проектування таких профілів досягло настільки високого рівня, що легко забезпечуються підйомні сили, в 30 і більше разів перевищують лобове опір
Сила, діюча на крило (або кермо) у потоці, дається вираженням:
В В
де s - Розмах (довжина), а c - хорда (ширина) крила. При великих числах Рейнольдса величина C L залежить практично тільки від форми і кута нахилу профілю; прийнятною величиною для крила можна вважати C L = 0,5. br/>
Поверхні іншої форми.
Поверхні, створюють підйомну силу, використовуються в конструкціях крила літаків та інших швидкісних суден; на основі тих же принципів проектуються лопаті повітряних і гребних гвинтів, лопатки й лопати робочих коліс турбін, насосів, компресорів, гідродинамічних передач. У випробуваннях пристроїв і машин такого роду визначають коефіцієнти тяги, усмоктування, потужності (гребного гвинта), напору і подачі, аналогічні коефіцієнтам підйомної сили і лобового опору для аеродинамічної поверхні. Всякий такий коефіцієнт залежить від форми поверхні і від числа Рейнольдса, при якому вона повинна працювати, та оцінка цих коефіцієнтів за даними модельних експериментів виробляється на основі тих же самих законів подоби. Важливе значення має та обставина, що робітники характеристики будь-якої моделі можна, виходячи з міркувань зручності, вивчати як у воді, так і в повітрі незалежно від призначення проектованого пристрою при умови, що відтворюється число Рейнольдса й інші визначальні критерії. br/>
Стискальність.
Хоча стисливість (Або її зворотна величина - пружність) є властивістю, яке, суворо кажучи, виводить нас за рамки гідроаеромеханіки, її, принаймні при спрощеній постановці завдання, доводиться враховувати з міркувань двоякого роду. По-перше, реальні рідини і гази являють собою пружні середовища, і звукові хвилі поширюються в них зі швидкістю, яка обчислюється за однієї і тієї ж формулою. Якщо швидкість звуку позначити через з , а модуль пружності - через E , то формула запишеться у вигляді
В В
(Швидкість звуку з в повітрі складає 335, а у воді - близько 1430 м/с.) Якщо течія в трубопров...
